CN104344852B - 锅炉供暖系统的节能诊断方法及节能诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锅炉供暖系统的节能诊断方法及节能诊断系统，该锅炉供暖系统的节能诊断方法包括采集与锅炉供暖系统节能相关的数据，并建立相应的数据库；对该与锅炉供暖系统节能相关的数据进行处理，计算系统及各设备的用能效率；建立评价值标准库，诊断出低效设备耗能因素和耗能事件；建立低效设备耗能因素库，基于事故树原理，利用该低效设备耗能因素库诊断出耗能因素对应的事件；以及建立耗能事件库，基于事故树原理或通过人机对话功能，利用耗能事件库诊断出耗能事件的节能改进策略。该锅炉供暖系统的节能诊断方法及节能诊断系从影响锅炉能效的各个因素出发，诊断其用能所存在的问题，可查找到提高能效的手段。

Description

锅炉供暖系统的节能诊断方法及节能诊断系统

技术领域

本发明涉及节能诊断技术，特别是涉及到一种锅炉供暖系统的节能诊断方法及节能诊断系统。

背景技术

随着我国经济的迅猛发展能源问题日益突出，建筑能耗占全社会终端总能耗的比例在2002年就达到27.6%。随着城镇化步伐的加快和人民生活水平的整体提升，到2020年这一比例将接近40%。如此巨大的比重使得建筑耗能已经成为我国经济发展的软肋。供暖能耗是我国建筑能耗中最主要部分也是浪费最严重的部分，目前我国供热系统的综合热效率仅为35%到55%，单位建筑面积供热能耗是同气候条件下发达国家2～3倍，供热系统的节能增效已刻不容缓。

要提高供热系统热效率，首先要对供热系统的能耗水平和用能状况进行摸清。目前，评价供热系统的能耗水平，只是采取单一的设备热效率检测，评价单台设备的用能状况，较少对供热系统进行整体评价。目前所采用的单一设备用能状况评价，无法了解整个系统的用能水平，不能对系统整体的节能改造提出建议。为此我们发明了一种新的锅炉供暖系统的节能诊断方法及节能诊断系统，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以对锅炉供暖系统进行综合节能评价的锅炉供暖系统的节能诊断方法及节能诊断系统。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：锅炉供暖系统的节能诊断方法及节能诊断系统，该锅炉供暖系统的节能诊断方法及节能诊断系统包括:步骤1，采集与锅炉供暖系统节能相关的数据，并建立相应的数据库；步骤2，对该与锅炉供暖系统节能相关的数据进行处理，计算系统及各设备的用能效率；步骤3，建立评价值标准库，诊断出低效设备耗能因素和耗能事件；步骤4，建立低效设备耗能因素库，基于事故树原理，利用该低效设备耗能因素库诊断出耗能因素对应的事件；以及步骤5，建立耗能事件库，基于事故树原理或通过人机对话功能，利用耗能事件库诊断出耗能事件的节能改进策略。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，收集历史数据，采集运行数据，采集测试数据，收录系统和各设备运行状态描述记录。

该历史数据包括投产以来的运行数据和定期的测试数据。

该运行数据为系统在线记录的运行数据，包括热水锅炉的进出口温度和压力，循环水量；蒸汽锅炉的给水温度和压力，蒸汽温度和压力，蒸发量，蒸汽干度；锅炉的炉膛压力、炉膛温度、排烟温度、排烟处氧含量，燃料油的温度，循环泵和给水泵的介质进出口压力、温度、流量；鼓风机和引风机的介质进出口压力和温度；供热管网的介质进出口温度和压力；供热单元的进出口压力、温度和介质流量。

该测试数据为现场无法在线检测，在诊断过程不可缺少的相关数据，包括燃料的低位发热量，燃料含水率，锅炉的表面温度，排烟处一氧化碳含量，飞灰含碳量，炉渣含碳量，排渣温度；鼓风机和引风机的介质流量；供热管网的介质漏损量；测试点的环境温度。

该系统和各设备运行状态描述记录是指设备和用能环节产生的异常现象和故障，包括煤质的受潮情况，配风机构正常与否，炉内燃烧是否异常，人手孔是否严密，燃烧系统、炉拱、炉墙，有无异常裂纹变形及有无异常现象，阀门是否严密可靠，是否定期检查锅筒内部，汽水管道系统是否发生跑、冒、滴、漏现象，水位报警系统、超压报警系统是否正常，锅炉是否定期排污、排污是否正常；供热管网局部是否有跑、冒、滴、漏现象，供热管网保温层是否有局部破损现象；热用户住宅建筑是否改造，热用户的由哪些类型组成，住宅建筑围护结构状况如何，热用户建筑结构如何，采暖空间内是否有冷源的组成。

在步骤2中，效率计算包括锅炉正平衡热效率和反平衡热效率的计算，锅炉循环水泵或给水泵效率的计算，锅炉鼓风机和引风机效率的计算，热网输送效率的计算，热用户采暖热效率的计算。

该锅炉正平衡热效率的计算包括输入热量计算、热水锅炉和热油载体锅炉正平衡效率计算、热水锅炉和热油载体锅炉正平衡效率计算以及电加热锅炉正平衡效率计算。

该热网输送效率的计算公式为：

其中，η_w为热网输送效率，%；Q_wr为由热源输入热网的热量；Q_wc为热网输出的热量；Q_wl为热网的漏损热量；Q_wb为热网表面散热损失热量。

该热用户采暖热效率的计算公式为：

其中，η_y为热用户采暖热效率，%；Q_y为热用户的有效利用热量；Q_wsr为热用户输入的热量；Q_ys为热用户的热量损失。流程进入到步骤103。

在步骤3中，利用评价值标准库对设备能效评价值进行对比诊断，诊断出系统及设备用能效率合格与否，不合格效率者判定为低效设备；利用评价值标准库对系统的节能考核指标进行对比诊断，诊断出系统及设备节能考核指标合格与否，节能考核指标不合格者诊断出其相应的耗能事件。

在步骤3中，设备用能效率的能效限定值用η_EEL表示,设备用能效率的节能评价值用η_EVE表示；

若η＜η_EEL，系统判定该设备为低效设备，系统进入低效设备的诊断流程；

若η≥η_EVE，系统判定该设备为高效设备，系统转换到另一设备的能效对比诊断。

设备的考核指标若为θ，则设备考核指标的合格值用θ_Q表示；

若θ＜θ_Q,系统判定为该考核指标不合格，系统进入下一流程进行诊断；

若θ≥θ_Q，系统判定为该考核指标合格，系统转换到另一指标进行诊断。

在步骤3中，设备的能效评价值包括锅炉的热效率，循环泵或给水泵效率，鼓风机和引风机的效率，热网输送效率，热用户采暖热效率。系统的节能考核指标主要包括锅炉炉体外表面温度，锅炉的排烟温度，锅炉的过量空气系数，锅炉的炉渣含碳量，供热管网保温层外表面温度，热用户室内采暖温度。

在步骤4中，低效设备包括低效锅炉、低效水泵、低效风机、低效供热管网和低效热用户；

其中，低效锅炉的耗能因素包括排烟热损失（其中子因素为排烟温度和过量空气系数）、化学未完全燃烧热损失（其中子因素包括炉膛结构、燃煤的挥发分、炉膛过量空气系数、炉膛温度和气流混合）、机械不完全燃烧热损失（其中子因素包括炉膛温度、燃料特性和燃料与空气混合成度）、表面散热损失（其中子因素包括锅炉保温状况和锅炉容量）、灰渣物理热损失（其中子因素包括燃料特性和排渣方式）；

低效水泵的耗能因素包括流量、扬程、机械损失、容积损失和水力损失；

低效风机的耗能因素包括流量、全压、流动损失、容积损失和机械损失；

低效供热管网的耗能因素包括管网保温层外表面温度和管网泄漏量；

低效热用户的耗能因素包括建筑物围护结构耗热量、建筑物围护结构附加耗热量、冷风渗透耗热量和冷物料吸热量。

在步骤5中，耗能事件包括锅炉、水泵、风机、供热管网和热用户的耗能事件；

其中，锅炉的耗能事件包括烟气短路、受热面积灰、受热面结水垢、超负荷运行、炉膛或烟道漏风、风量配置不当、炉膛结构设计不合理、炉膛结构改造不合理、煤质不好、煤被雨淋或含水太高、负荷太低、炉膛水冷系数过大、燃料挥发分太低、燃料结焦性强、燃料灰分熔点很低、煤层厚度不合理、锅炉保温层结构不合理、炉墙材料的保温性能差、锅炉容量小、排渣量大、排渣温度高；

水泵的耗能事件包括水泵“大马拉小车”、压差对流量影响大、供热管网内部结构及流道界面减小、供热管网总长度增长、机械部件受损、润滑不好、密封不好、水泵内部结构变形、水泵内表面锈蚀或变形、水泵运行工况偏离；

风机的耗能事件包括过滤器过滤效果改变、介质泄漏、烟（风道）布置不合理、采用节流调节、进气道含有90°弯头、出现进口冲击损失、内部产生摩擦和涡流、蜗壳和出口扩压、润滑不好、机械啮合面受损；

供热管网的耗能事件包括热网保温层结构不合理、热网保温材料性能差、热网穿孔、热网阀门密封不严或损坏；

热用户的耗能事件包括门散热大、窗散热大、顶棚散热大、地面散热大、外墙散热大、朝向附加散热大、风力附加散热大、高度附加散热大、门窗缝隙渗入室内的冷风耗热大、大门侵入冷风耗热大、通风耗热大、建筑物内含有冷物料、建筑物内含有其它冷源。

在步骤5中，将该节能改进策略存储在策略库内或通过人机界面即时输入锅炉供暖系统的节能诊断系统。

该锅炉供暖系统的节能诊断方法还包括在步骤5之后，生成锅炉供暖系统节能诊断报告。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：锅炉供暖系统的节能诊断系统，其特征在于，该锅炉供暖系统的节能诊断系统包括数据采集和存储模块、通信模块和主程序模块，该数据采集和存储模块用于采集与锅炉供暖系统节能相关的数据，并建立相应的数据库进行存储，该通信模块连接于该数据采集和存储模块，并将该与锅炉供暖系统节能相关的数据传输到该主程序模块，该主程序模块连接于该通信模块，对该与锅炉供暖系统节能相关的数据进行处理，完成节能诊断系统的诊断过程处理。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该与锅炉供暖系统节能相关的数据包括历史数据、运行数据、测试数据、系统和各设备运行状态描述记录。

该主程序模块在完成节能诊断系统的诊断过程处理时，包括计算系统及各设备的用能效率；对设备能效评价值进行对比诊断，诊断出低效设备耗能因素；对系统的节能考核指标进行对比诊断，诊断出耗能事件；诊断出耗能因素对应的事件；诊断出耗能事件的节能改进策略；并自动生成诊断报告。

该用能效率计算包括锅炉正平衡热效率和反平衡热效率的计算，锅炉循环水泵或给水泵效率的计算，锅炉鼓风机和引风机效率的计算，热网输送效率的计算，热用户采暖热效率的计算。

该设备能效评价值包括锅炉的热效率，循环泵或给水泵效率，鼓风机和引风机的效率，热网输送效率，热用户采暖热效率。系统的节能考核指标主要包括锅炉炉体外表面温度，锅炉的排烟温度，锅炉的过量空气系数，锅炉的炉渣含碳量，供热管网保温层外表面温度，热用户室内采暖温度。

该低效设备包括低效锅炉、低效水泵、低效风机、低效供热管网和低效热用户。

该耗能事件包括锅炉、水泵、风机、供热管网和热用户的耗能事件。

该锅炉供暖系统的节能诊断系统还包括输出模块，该输出模块连接于该主程序模块，并输出诊断结果。

该锅炉供暖系统的节能诊断系统还包括显示装置，该显示装置连接于主程序模块，并显示系统的诊断处理过程及诊断结果。

该锅炉供暖系统的节能诊断系统还包括电源装置，该电源装置连接于该主程序模块、该输出模块和该显示装置，用于提供该主程序模块、该输出模块和该显示装置的电源。

本发明中的锅炉供暖系统的节能诊断方法及节能诊断系统，针对锅炉供暖系统是由各个用能设备和环节所组成，其用能效率不仅与单体设备效率有关，还与各设备的合理匹配相互关联，锅炉供暖系统的能源利用率与单体设备、运行环节和环境相关，是多种因素共同作用的结果，对于给定的锅炉供暖系统，从影响能效的各个因素出发，诊断其用能所存在的问题，查找提高能效的手段，是非常有意义的。

附图说明

图1为本发明的锅炉供暖系统的节能诊断方法的一具体实施例的流程图；

图2为本发明的锅炉供暖系统的节能诊断系统的一具体实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的锅炉供暖系统的节能诊断方法的流程图。

在步骤101，收集历史数据，采集运行数据，采集测试数据，收录系统和各设备运行状态描述记录。建立历史数据库、运行数据库、测试数据库、系统和各设备运行状态描述记录库，把数据和记录存入数据库。

历史数据包括投产以来的运行数据和定期的测试数据。

运行数据主要是系统在线记录的运行数据，包括热水锅炉的进出口温度和压力，循环水量；蒸汽锅炉的给水温度和压力，蒸汽温度和压力，蒸发量，蒸汽干度；锅炉的炉膛压力、炉膛温度、排烟温度、排烟处氧含量，燃料油的温度，循环泵和给水泵的介质进出口压力、温度、流量；鼓风机和引风机的介质进出口压力和温度；供热管网的介质进出口温度和压力；供热单元的进出口压力、温度和介质流量。

测试数据主要是指现场无法在线检测，在诊断过程不可缺少的相关数据，包括燃料的低位发热量，燃料含水率，锅炉的表面温度，排烟处一氧化碳含量，飞灰含碳量，炉渣含碳量，排渣温度；鼓风机和引风机的介质流量；供热管网的介质漏损量；测试点的环境温度。

系统和设备运行状态描述内容主要是指设备和用能环节产生的异常现象和故障，包括煤质的受潮情况，配风机构正常与否，炉内燃烧是否异常，人手孔是否严密，燃烧系统、炉拱、炉墙，有无异常裂纹变形及有无异常现象，阀门是否严密可靠，是否定期检查锅筒内部，汽水管道系统是否发生跑、冒、滴、漏现象，水位报警系统、超压报警系统是否正常，锅炉是否定期排污、排污是否正常；供热管网局部是否有跑、冒、滴、漏现象，供热管网保温层是否有局部破损现象；热用户住宅建筑是否改造，热用户的由哪些类型组成，住宅建筑围护结构状况如何，热用户建筑结构如何，采暖空间内是否有冷源的组成。流程进入到步骤102。

在步骤102，通过数据处理器对数据进行处理，计算系统及各设备的用能效率。效率计算包括锅炉正平衡热效率和反平衡热效率的计算，锅炉循环水泵或给水泵效率的计算，锅炉鼓风机和引风机效率的计算，热网输送效率的计算，热用户采暖热效率的计算。

（1）锅炉正平衡热效率的计算

①输入热量计算公式

Q_r=Q_net,v,ar+Q_wl+Q_rx+Q_xy (1)

其中，Q_r为锅炉的输入热量；Q_net,v,ar为燃料的低位发热量；Q_wl为加热燃料或外来热量；Q_rx为燃料的物理热；Q_zy为自用蒸汽带入热量。

②饱和蒸汽锅炉正平衡效率计算公式

其中，η₁为锅炉的正平衡热效率，%；D_gs为锅炉给水流量；h_bq为锅炉饱和蒸汽焓；h_gs为锅炉给水焓；r为水的汽化潜热；w为锅炉出口蒸汽湿度；G_s为锅炉锅水取样量；B为锅炉燃料消耗量。

③热水锅炉和热油载体锅炉正平衡效率计算

其中，G为锅炉循环介质量；h_js、h_cs为循环介质进出口焓。

④电加热锅炉正平衡效率计算公式

a)电加热锅炉输出饱和蒸汽时公式为：

其中，N为电加热锅炉电功率。

b)电加热锅炉输出热水时公式为：

（2）锅炉反平衡热效率的计算

反平衡效率的计算公式如下：

η₂=100－（q₂+q₃+q₄+q₅+q₆)（%） (6)

其中，η₂为锅炉的反平衡热效率，%；q₂为锅炉的排烟热损失率；q₃为锅炉的气体未完全燃烧热损失率；q₄为固体不完全燃烧热损失率；q₅为锅炉的表面散热损失率；q₆为灰渣物理热损失率。

（3）锅炉循环水泵或给水泵效率的计算

泵运行效率按下式计算：

其中，η_B为泵运行效率，％；P_YB为泵有效功率（或输出功率）；P_SRB为泵输入功率（或称泵轴功率）。

泵有效功率按下式计算：

P_YB=ρgQH×10^－3 (8)

其中，Q为泵输出液体的体积流量；H为泵扬程；ρ为液体密度；g为重力加速度（宜取当地重力加速度）。

泵扬程按下式计算：

其中，H₁、H₂为泵入口、出口截面液体的总扬程；p₁、p₂为泵入口、出口实测表压的读值；Z₁为测量压力参照基准面到入口测压仪表中心水平面的垂直高差；当入口压力小于大气压力，入口测压连接管内充满空气时，该值要减去测压仪表中水平面至测量压力参照基准面的垂直高差，若测量压力参照基准面与入口管中水面为同一平面，该值为零。Z₂为测量压力参照基准面到出口测压仪表中心水平面的垂直高差；V₁、V₂为泵入口与出口法兰截面处液体平均流速。

泵输入功率（或称泵轴功率）按下式计算：

P_SRB=P_SRDη_Cη_Tη_D (10)

其中，P_SRD为电动机的输入功率；η_C为机械传动效率；η_T为调速装置效率；η_D为电动机的效率。

（4）锅炉鼓风机和引风机效率的计算

风机效率按下式计算：

其中，η_F为风机效率，%；P_yP为风机有效输出功率即P_yP=Q·P/1000（Q为风机的介质流量，P为风机的全压）；P_SRF为风机的输入功率即P_SRF=P_SRDη_Cη_Tη_D。

（5）热网输送效率的计算

其中，η_w为热网输送效率，%；Q_wr为由热源输入热网的热量；Q_wc为热网输出的热量；Q_wl为热网的漏损热量；Q_wb为热网表面散热损失热量。

（6）热用户采暖热效率的计算

其中，η_y为热用户采暖热效率，%；Q_y为热用户的有效利用热量；Q_wsr为热用户输入的热量；Q_ys为热用户的热量损失。流程进入到步骤103。

在步骤103，建立评价值标准库，利用评价值标准库对设备能效评价值进行对比诊断，诊断出系统及设备用能效率合格与否，不合格效率者判定为低效设备；利用评价值标准库对系统的节能考核指标进行对比诊断，诊断出系统及设备节能考核指标合格与否，节能考核指标不合格者诊断出其相应的耗能事件。

设备用能效率的能效限定值用η_EEL表示,设备用能效率的节能评价值用η_EVE表示。

若η＜η_EEL，系统判定该设备为低效设备，系统进入低效设备的诊断流程；

若η≥η_EVE，系统判定该设备为高效设备，系统转换到另一设备的能效对比诊断。

设备的考核指标若为θ，则设备考核指标的合格值用θ_Q表示。

若θ＜θ_Q,系统判定为该考核指标不合格，系统进入下一流程进行诊断；

若θ≥θ_Q，系统判定为该考核指标合格，系统转换到另一指标进行诊断。

设备的能效评价值主要包括锅炉的热效率，循环泵或给水泵效率，鼓风机和引风机的效率，热网输送效率，热用户采暖热效率。系统的节能考核指标主要包括锅炉炉体外表面温度，锅炉的排烟温度，锅炉的过量空气系数，锅炉的炉渣含碳量，供热管网保温层外表面温度，热用户室内采暖温度。流程进入到步骤104。

在步骤104，建立耗能因素库，基于事故树原理，利用低效设备耗能因素库诊断出耗能因素对应的事件。低效设备可以是低效锅炉、低效水泵、低效风机、低效供热管网和低效热用户。

低效锅炉的耗能因素包括排烟热损失（其中子因素为排烟温度和过量空气系数）、化学未完全燃烧热损失（其中子因素包括炉膛结构、燃煤的挥发分、炉膛过量空气系数、炉膛温度和气流混合）、机械不完全燃烧热损失（其中子因素包括炉膛温度、燃料特性和燃料与空气混合成度）、表面散热损失（其中子因素包括锅炉保温状况和锅炉容量）、灰渣物理热损失（其中子因素包括燃料特性和排渣方式）。

低效水泵的耗能因素包括流量、扬程、机械损失、容积损失和水力损失。

低效风机的耗能因素包括流量、全压、流动损失、容积损失和机械损失。

低效供热管网的耗能因素包括管网保温层外表面温度和管网泄漏量。

低效热用户的耗能因素包括建筑物围护结构耗热量、建筑物围护结构附加耗热量、冷风渗透耗热量和冷物料吸热量。流程进入到步骤105。

在步骤105，建立耗能事件库，基于事故树原理或通过人机对话功能，利用耗能事件库诊断出耗能事件的节能改进策略。

耗能事件包括锅炉、水泵、风机、供热管网和热用户的耗能事件。锅炉的耗能事件包括烟气短路、受热面积灰、受热面结水垢、超负荷运行、炉膛或烟道漏风、风量配置不当、炉膛结构设计不合理、炉膛结构改造不合理、煤质不好、煤被雨淋或含水太高、负荷太低、炉膛水冷系数过大、燃料挥发分太低、燃料结焦性强、燃料灰分熔点很低、煤层厚度不合理、锅炉保温层结构不合理、炉墙材料的保温性能差、锅炉容量小、排渣量大、排渣温度高。

水泵的耗能事件包括水泵“大马拉小车”、压差对流量影响大、供热管网内部结构及流道界面减小、供热管网总长度增长、机械部件受损、润滑不好、密封不好、水泵内部结构变形、水泵内表面锈蚀或变形、水泵运行工况偏离。

风机的耗能事件包括过滤器过滤效果改变、介质泄漏、烟（风道）布置不合理、采用节流调节、进气道含有90°弯头、出现进口冲击损失、内部产生摩擦和涡流、蜗壳和出口扩压、润滑不好、机械啮合面受损。

供热管网的耗能事件包括热网保温层结构不合理、热网保温材料性能差、热网穿孔、热网阀门密封不严或损坏。

热用户的耗能事件包括门散热大、窗散热大、顶棚散热大、地面散热大、外墙散热大、朝向附加散热大、风力附加散热大、高度附加散热大、门窗缝隙渗入室内的冷风耗热大、大门侵入冷风耗热大、通风耗热大、建筑物内含有冷物料、建筑物内含有其它冷源。

在一实施例中，节能改进策略可以存储在策略库内或通过人机界面即时输入诊断系统。流程进入到步骤106。

在步骤106，由上述5个步骤的诊断程序和诊断结果，生成一份完整的锅炉供暖系统节能诊断报告。流程结束。

图2为本发明的锅炉供暖系统的节能诊断系统的一具体实施例的结构图。锅炉供暖系统的节能诊断系统包括数据采集和存储模块1、通信模块2、主程序模块3、输出模块4、显示装置5和电源装置6。

数据采集和存储模块1是整个系统的输入端，主要负责数据的采集和存储，承担步骤101的工作，即用于采集与锅炉供暖系统节能相关的数据，并建立相应的数据库进行存储。具体为，收集历史数据，采集运行数据，采集测试数据，收录系统和各设备运行状态描述记录。建立历史数据库、运行数据库、测试数据库、系统和各设备运行状态描述记录库，把数据和记录存入数据库。

通信模块2连接于数据采集和存储模块1，主要负责数据的传输，具体为将与锅炉供暖系统节能相关的数据传输到主程序模块3。

主程序模块3连接于通信模块2，主要承担数据的处理，完成步骤102、103、104、105的工作。主程序模块3主要用于节能诊断系统的诊断过程处理。具体说来，主程序模块3对该与锅炉供暖系统节能相关的数据进行处理，计算系统及各设备的用能效率；对设备能效评价值进行对比诊断，诊断出低效设备耗能因素；对系统的节能考核指标进行对比诊断，诊断出耗能事件；诊断出耗能因素对应的事件；诊断出耗能事件的节能改进策略；并自动生成诊断报告。在一实施例中，主程序模块3为中央处理器。

输出模块4连接于主程序模块3，是整个系统的输出端，主要承担诊断结果的输出。

显示装置5连接于主程序模块用于显示系统的处理过程及结果。

电源装置6连接于主程序模块3、输出模块4、显示装置5，用于提供主程序模块3、输出模块4、显示装置5的电源。

Claims (18)

1.锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，该锅炉供暖系统的节能诊断方法包括：

步骤1，采集与锅炉供暖系统节能相关的数据，并建立相应的数据库；

步骤2，对该与锅炉供暖系统节能相关的数据进行处理，计算系统及各设备的用能效率；

步骤3，建立评价值标准库，诊断出低效设备耗能因素和耗能事件；

步骤4，建立低效设备耗能因素库，基于事故树原理，利用该低效设备耗能因素库诊断出耗能因素对应的事件；以及

步骤5，建立耗能事件库，基于事故树原理或通过人机对话功能，利用耗能事件库诊断出耗能事件的节能改进策略；

在步骤1中，收集历史数据，采集运行数据，采集测试数据，收录系统和各设备运行状态描述记录；

在步骤2中，效率计算包括锅炉正平衡热效率和反平衡热效率的计算，锅炉循环水泵或给水泵效率的计算，锅炉鼓风机和引风机效率的计算，热网输送效率的计算，热用户采暖热效率的计算；

在步骤3中，利用评价值标准库对设备能效评价值进行对比诊断，诊断出系统及设备用能效率合格与否，不合格效率者判定为低效设备；利用评价值标准库对系统的节能考核指标进行对比诊断，诊断出系统及设备节能考核指标合格与否，节能考核指标不合格者诊断出其相应的耗能事件；

在步骤4中，低效设备包括低效锅炉、低效水泵、低效风机、低效供热管网和低效热用户；低效锅炉的耗能因素包括排烟热损失、化学未完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失、表面散热损失、灰渣物理热损失；低效水泵的耗能因素包括流量、扬程、机械损失、容积损失和水力损失；低效风机的耗能因素包括流量、全压、流动损失、容积损失和机械损失；低效供热管网的耗能因素包括管网保温层外表面温度和管网泄漏量；低效热用户的耗能因素包括建筑物围护结构耗热量、建筑物围护结构附加耗热量、冷风渗透耗热量和冷物料吸热量；

在步骤5中，耗能事件包括锅炉、水泵、风机、供热管网和热用户的耗能事件；锅炉的耗能事件包括烟气短路、受热面积灰、受热面结水垢、超负荷运行、炉膛或烟道漏风、风量配置不当、炉膛结构设计不合理、炉膛结构改造不合理、煤质不好、煤被雨淋或含水太高、负荷太低、炉膛水冷系数过大、燃料挥发分太低、燃料结焦性强、燃料灰分熔点很低、煤层厚度不合理、锅炉保温层结构不合理、炉墙材料的保温性能差、锅炉容量小、排渣量大、排渣温度高；水泵的耗能事件包括水泵压差对流量影响大、供热管网内部结构及流道界面减小、供热管网总长度增长、机械部件受损、润滑不好、密封不好、水泵内部结构变形、水泵内表面锈蚀或变形、水泵运行工况偏离；风机的耗能事件包括过滤器过滤效果改变、介质泄漏、烟风道布置不合理、采用节流调节、进气道含有90°弯头、出现进口冲击损失、内部产生摩擦和涡流、蜗壳和出口扩压、润滑不好、机械啮合面受损；供热管网的耗能事件包括热网保温层结构不合理、热网保温材料性能差、热网穿孔、热网阀门密封不严或损坏；热用户的耗能事件包括门散热大、窗散热大、顶棚散热大、地面散热大、外墙散热大、朝向附加散热大、风力附加散热大、高度附加散热大、门窗缝隙渗入室内的冷风耗热大、大门侵入冷风耗热大、通风耗热大、建筑物内含有冷物料、建筑物内含有其它冷源。

2.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，该历史数据包括投产以来的运行数据和定期的测试数据。

3.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，该运行数据为系统在线记录的运行数据，包括热水锅炉的进出口温度和压力，循环水量；蒸汽锅炉的给水温度和压力，蒸汽温度和压力，蒸发量，蒸汽干度；锅炉的炉膛压力、炉膛温度、排烟温度、排烟处氧含量，燃料油的温度，循环泵和给水泵的介质进出口压力、温度、流量；鼓风机和引风机的介质进出口压力和温度；供热管网的介质进出口温度和压力；供热单元的进出口压力、温度和介质流量。

4.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，该测试数据为现场无法在线检测，在诊断过程不可缺少的相关数据，包括燃料的低位发热量，燃料含水率，锅炉的表面温度，排烟处一氧化碳含量，飞灰含碳量，炉渣含碳量，排渣温度；鼓风机和引风机的介质流量；供热管网的介质漏损量；测试点的环境温度。

5.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，该系统和各设备运行状态描述记录是指设备和用能环节产生的异常现象和故障，包括煤质的受潮情况，配风机构正常与否，炉内燃烧是否异常，人手孔是否严密，燃烧系统、炉拱、炉墙，有无异常裂纹变形及有无异常现象，阀门是否严密可靠，是否定期检查锅筒内部，汽水管道系统是否发生跑、冒、滴、漏现象，水位报警系统、超压报警系统是否正常，锅炉是否定期排污、排污是否正常；供热管网局部是否有跑、冒、滴、漏现象，供热管网保温层是否有局部破损现象；热用户住宅建筑是否改造，热用户的由哪些类型组成，住宅建筑围护结构状况如何，热用户建筑结构如何，采暖空间内是否有冷源的组成。

6.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，该锅炉正平衡热效率的计算包括输入热量计算、热水锅炉和热油载体锅炉正平衡效率计算、热水锅炉和热油载体锅炉正平衡效率计算以及电加热锅炉正平衡效率计算。

7.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，该热网输送效率的计算公式为：

<mrow> <msub> <mi>&amp;eta;</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mn>100</mn> <mi>%</mi> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> </mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;times;</mo> <mn>100</mn> <mi>%</mi> </mrow>

其中，η_w为热网输送效率，％；Q_wr为由热源输入热网的热量；Q_wc为热网输出的热量；Q_wl为热网的漏损热量；Q_wb为热网表面散热损失热量。

8.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，该热用户采暖热效率的计算公式为：

<mrow> <msub> <mi>&amp;eta;</mi> <mi>y</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>Q</mi> <mi>y</mi> </msub> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>s</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mn>100</mn> <mi>%</mi> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>s</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;times;</mo> <mn>100</mn> <mi>%</mi> </mrow>

其中，η_y为热用户采暖热效率，％；Q_y为热用户的有效利用热量；Q_wsr为热用户输入的热量；Q_ys为热用户的热量损失。

9.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，在步骤3中，设备用能效率的能效限定值用η_EEL表示,设备用能效率的节能评价值用η_EVE表示；

若η＜η_EEL，系统判定该设备为低效设备，系统进入低效设备的诊断流程；

若η≥η_EVE，系统判定该设备为高效设备，系统转换到另一设备的能效对比诊断；

设备的考核指标若为θ，则设备考核指标的合格值用θ_Q表示；

若θ＜θ_Q,系统判定为该考核指标不合格，系统进入下一流程进行诊断；

若θ≥θ_Q，系统判定为该考核指标合格，系统转换到另一指标进行诊断。

10.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，在步骤3中，设备的能效评价值包括锅炉的热效率，循环泵或给水泵效率，鼓风机和引风机的效率，热网输送效率，热用户采暖热效率；系统的节能考核指标主要包括锅炉炉体外表面温度，锅炉的排烟温度，锅炉的过量空气系数，锅炉的炉渣含碳量，供热管网保温层外表面温度，热用户室内采暖温度。

11.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，在步骤5中，将该节能改进策略存储在策略库内或通过人机界面即时输入锅炉供暖系统的节能诊断系统。

12.根据权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法，其特征在于，该锅炉供暖系统的节能诊断方法还包括在步骤5之后，生成锅炉供暖系统节能诊断报告。

13.应用权利要求1所述的锅炉供暖系统的节能诊断方法的锅炉供暖系统的节能诊断系统，其特征在于，该锅炉供暖系统的节能诊断系统包括数据采集和存储模块、通信模块和主程序模块，该数据采集和存储模块用于采集与锅炉供暖系统节能相关的数据，并建立相应的数据库进行存储，该通信模块连接于该数据采集和存储模块，并将该与锅炉供暖系统节能相关的数据传输到该主程序模块，该主程序模块连接于该通信模块，对该与锅炉供暖系统节能相关的数据进行处理，完成节能诊断系统的诊断过程处理；

该主程序模块在完成节能诊断系统的诊断过程处理时，包括计算系统及各设备的用能效率；对设备能效评价值进行对比诊断，诊断出低效设备耗能因素；对系统的节能考核指标进行对比诊断，诊断出耗能事件；诊断出耗能因素对应的事件；诊断出耗能事件的节能改进策略；并自动生成诊断报告；

该锅炉供暖系统的节能诊断系统还包括输出模块，该输出模块连接于该主程序模块，并输出诊断结果；该锅炉供暖系统的节能诊断系统还包括显示装置，该显示装置连接于主程序模块，并显示系统的诊断处理过程及诊断结果；该锅炉供暖系统的节能诊断系统还包括电源装置，该电源装置连接于该主程序模块、该输出模块和该显示装置，用于提供该主程序模块、该输出模块和该显示装置的电源。

14.根据权利要求13所述的锅炉供暖系统的节能诊断系统，其特征在于，该与锅炉供暖系统节能相关的数据包括历史数据、运行数据、测试数据、系统和各设备运行状态描述记录。

15.根据权利要求13所述的锅炉供暖系统的节能诊断系统，其特征在于，该用能效率计算包括锅炉正平衡热效率和反平衡热效率的计算，锅炉循环水泵或给水泵效率的计算，锅炉鼓风机和引风机效率的计算，热网输送效率的计算，热用户采暖热效率的计算。

16.根据权利要求13所述的锅炉供暖系统的节能诊断系统，其特征在于，该设备能效评价值包括锅炉的热效率，循环泵或给水泵效率，鼓风机和引风机的效率，热网输送效率，热用户采暖热效率，系统的节能考核指标主要包括锅炉炉体外表面温度，锅炉的排烟温度，锅炉的过量空气系数，锅炉的炉渣含碳量，供热管网保温层外表面温度，热用户室内采暖温度。

17.根据权利要求13所述的锅炉供暖系统的节能诊断系统，其特征在于，该低效设备包括低效锅炉、低效水泵、低效风机、低效供热管网和低效热用户。

18.根据权利要求13所述的锅炉供暖系统的节能诊断系统，其特征在于，该耗能事件包括锅炉、水泵、风机、供热管网和热用户的耗能事件。