蒸汽系統(tǒng)消耗量的數(shù)據(jù)整定

劉祥(南京化學(xué)工業(yè)有限公司動力部，江蘇 南京 210048)

0 引言

蒸汽是化工廠必不可少的公用工程，廣泛用于透平驅(qū)動、物料加熱、管道保溫等場合。蒸汽的用量是各個生產(chǎn)單元能耗的重要組成部分，關(guān)系到自身的效益核算，歷來受到用戶的重視。然而，由于各種原因，蒸汽系統(tǒng)供應(yīng)量的儀表數(shù)據(jù)和消耗量的儀表數(shù)據(jù)往往存在偏差，多數(shù)情況下蒸汽供應(yīng)量大于消耗量，這就違背了質(zhì)量守恒的原理。為了使得蒸汽供應(yīng)量與消耗量平衡，不同企業(yè)采用了各種各樣的經(jīng)驗手段，但多數(shù)手段均缺乏數(shù)學(xué)依據(jù)。本文針對我公司中壓蒸汽用量小于供應(yīng)量的問題，采用兩種數(shù)據(jù)整定的方法對用戶用量的儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行了校正，并選出其中較好的一種方法。

1 蒸汽系統(tǒng)現(xiàn)狀

我公司常用的蒸汽壓力等級主要有0.8 MPa、3.5 MPa、9.8 MPa，其中3.5 MPa蒸汽用量最大、用戶較多、供應(yīng)量與消耗量的儀表數(shù)據(jù)不平衡問題較為突出。表1是春季某月我公司3.5 MPa蒸汽主要供方和用戶的供應(yīng)量與消耗量的數(shù)據(jù)表。當(dāng)月的供應(yīng)量比用量超出8 225 t，占總供應(yīng)量的4.7%，兩者偏差較大。造成蒸汽不平衡的主要原因是儀表的測量偏差與系統(tǒng)損耗。目前我公司把這8 225 t的偏差簡化歸結(jié)為損耗，并全部折算在動力站的身上，這就大大損害了動力站的經(jīng)濟(jì)效益核算，對動力站是很不公平的。以每噸蒸汽160元計算，動力站每月的賬面效益損失132萬元，每年損失1 579萬元。

表1 3.5 MPaG蒸汽供應(yīng)與消耗的儀表數(shù)據(jù)

2 面向蒸汽平衡的數(shù)據(jù)整定方法

供應(yīng)量比消耗量超出的8 225噸/月，應(yīng)當(dāng)按照一定的規(guī)則分配給各個用戶，這就是數(shù)據(jù)整定的工作內(nèi)容。

所謂數(shù)據(jù)整定，就是在滿足基本物理、化學(xué)原則的條件下，運用數(shù)學(xué)方法找到一組新的整定值，使其最接近于儀表數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)整定已經(jīng)成為儀表數(shù)據(jù)處理的標(biāo)準(zhǔn)化步驟。

數(shù)據(jù)整定本質(zhì)上是一個優(yōu)化問題[1]，約束條件是基本的物理、化學(xué)原理，目標(biāo)函數(shù)是整定后的數(shù)值最接近儀表數(shù)據(jù)。目前數(shù)據(jù)整定中最常用的目標(biāo)函數(shù)是各個儀表數(shù)據(jù)與整定值的偏差平方和最小，如此，數(shù)據(jù)整定問題描述如下：

式中：F1為目標(biāo)函數(shù)，s.t.為所受的約束條件；mB,i為第i個用戶用量的儀表數(shù)據(jù)；mi為第i個用戶用量的整定值；Ms為蒸汽的總供應(yīng)量。

經(jīng)推導(dǎo)，當(dāng)各用戶的(mB,i-mi)均相等的情況下，F(xiàn)1達(dá)到最小，即最佳解為：

式中：MR=∑mB,i為用戶用量儀表數(shù)據(jù)之和；n為蒸汽的用戶數(shù)量?？梢?，最佳的整定值僅與蒸汽供應(yīng)量與消耗量之差有關(guān)。

偏差平方和作為目標(biāo)雖然最常用，但是依據(jù)式(2)得到的整定值依然不盡合理，詳見第3節(jié)的案例。若采用儀表數(shù)據(jù)與整定值的相對偏差平方和最小作為目標(biāo)函數(shù)，則數(shù)據(jù)整定問題描述如下：

可見，最佳的整定值不僅與蒸汽供應(yīng)量與消耗量之差有關(guān)，還與其他用戶儀表數(shù)據(jù)有關(guān)。

3 應(yīng)用

應(yīng)用第2節(jié)所述的兩種數(shù)據(jù)整定方法，對我公司的3.5 MPa蒸汽的月用量進(jìn)行整定。儀表數(shù)據(jù)與兩種整定結(jié)果如表2所示。其中整定值1表示依據(jù)式(1)計算得到的結(jié)果，整定值2表示依據(jù)式(3)計算得到的結(jié)果。兩種方法的用戶用量整定值之和，均等于供應(yīng)量，滿足質(zhì)量平衡的約束條件。

表2 蒸汽用量的數(shù)據(jù)整定結(jié)果 單位：噸/月

依據(jù)式(1)的整定方法，供應(yīng)量比消耗量超出的8 225 t/月，平均分配給各個用戶，這種做法對于用量較小的單位顯然是很不公平的。

依據(jù)式(3)的整定方法，用戶的用量儀表數(shù)據(jù)越小，則調(diào)整得也越小，用戶的用量儀表數(shù)據(jù)越大，則調(diào)整得也越大。顯然，依據(jù)式(3)的整定值比依據(jù)式(1)的整定結(jié)果更加合理、公平。

4 結(jié)語

(1)當(dāng)蒸汽系統(tǒng)的供應(yīng)量與消耗量存在差異時，應(yīng)采用一定的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)整定，使得供應(yīng)量與消耗量滿足平衡關(guān)系。常采用偏差平方和與相對偏差平方和最小作為目標(biāo)。

(2)從管理者角度，基于公平的考慮，更應(yīng)當(dāng)采用相對偏差平方和最小化作為目標(biāo)，其結(jié)果比偏差平方和最小化為目標(biāo)的結(jié)果更加合理。